岳阳磁铁厂家_金坤磁铁加外磁场的作用

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1、外加磁场随着电磁冶金技术、磁流体动力学理论的不断发展，利用外加磁场控制金属凝固过程中的热量、质量、动量传输及液态金属成型过程得到人们的广泛重视。对于多相合金，温度梯度、热电能差及热电效应将对金属凝固过程产生多方面影响。对于任意合金凝固过程，只要存在不同温度梯度和不同相之间的热电能差，Seebeck效应就将发挥作用进而产生电动力emf，emf=-Sth×Gradient(T)，其中，Sth为热电能，表明材料热电能力的大小，同种材料固相的热电能大于液相；合金中导电能力大的成分含量越多的相，热电能越大。该电动力（即电场）推动电荷运动形成热电流Jth，Jth/σ=-Sth×Gradient(T)

2、。当把外加磁场施加到合金凝固体系中时，外加磁场与速度场、热电流场复合将对糊状区枝晶网络及固液界面前沿产生复杂的作用和影响。一方面，外磁场与热电流复合产生推动溶质运动的热电磁流体动力学效应（TEHHD），形成热电磁流体速度场（Jth×B）；另一方面，外加磁场与仅由温度梯度形成的液相对流速度场及新形成的热电磁流体速度场复合作用，产生抑止流体运动的磁制动效应（MHD），制动力大小分别与V×B和Jth×B×B的大小相对应，第1项与B成正比，第2项与B2成正比。那么在某一特定凝固条件下TEHHD与MHD哪一个发挥主要作用及其发挥主要作用的控制条件的确定，将成为实际利用外磁场控制金属凝固过程首要解决

3、的问题。同时，TEHHD与MHD的交互作用否存在相对稳定阶段以便于人为控制结晶组织形貌，也需要我们对其进行研究和验证。2.实验方法将Al-4.0%Cu、Al-11%Si合金加工成φ14×140mm的试样，每次取用1个装在φ16（内径）×150mm石英坩埚内，两侧用石墨短棒封堵。安装坩埚到如下图1所式的水平定向凝固装置上。开启加热系统使试样充分熔融后，启动调速装置牵引整套定向凝固系统水平右移，使试样在固定不动的情况下由左到右依次进入冷却系统经历降温冷却过。在此过程的同时，施加横向稳恒磁场。这样，通过控制水平牵引速度、外加磁场强度参数，多组不同速在牵引速度较小的20μm/s时，一次臂间距随外

4、加磁场增大呈现波动反复现象，在经历了最初一段相对稳定阶段后一次臂间距开始增大，在出现极大值后立即减小出现略小于最初稳定阶段的极小值。其后，极大值与极小值交替震荡出现。在牵引速度30μm/s时，一次臂间距在出现最初的稳定段后立即减小出现最小值，之后不断增大，值得注意的是，增大速度是渐缓的。随着牵引速度的进一步增大，参看v50μm/s和v70μm/s两条曲线，一次臂间距随着外磁场的增大出现先增大为了克服传统垂直定向凝固实验中较重成分沉积于固液界面造成的成分过冷影响，本实验设计了专门的水平定向凝固装置，采用长宽比为10的预制试样，金相观察面控制在试样中段、过轴心的纵向东莞市金坤磁铁制品有限公司

5、网址：www.0769citie.com垂直剖面上。在固液界面前沿温度梯度恒定（30℃/mm）条件、合金成分配比合理的条件下，Al-4.0%Cu合金、Al-11%Si合金最终凝固组织均为树枝晶。枝晶间距（即一次臂间距）受固液界面移动速度、外磁场l2=82DΓL/(GRr)式中：λ1——一次枝晶臂间距，mm；r——枝晶端部曲率半径，mm；R——枝晶生长速度，mm/s；DL——溶质元素的液相扩散系数，mm2/s；GL——温度梯度，℃/cm；Γ——表面张力常数，它与界面能σ和熔化比熵?s的关系为Γ=σ/?s；L——系统长度。一次枝晶臂间距和凝固速度、温度梯度、溶质元素的液相扩散系数直接相关，在

6、凝固速度、温度梯度增加均会使一次臂间距变细。在温度梯度GL、磁感应强度不变时，次枝晶臂间距随牵引速度R增大而变小；在同一牵引速度下，随着动量传输增大会引起溶质元素扩散系数增大，一次枝晶臂间距随动量传输的变化而变化。电磁制动效应与粘性力的比值用Ha=sBL表示[4]，P.Lehmann等指出在L＞10-2m、B=1T时Ha大致在150左右。此时电磁制动力足够大以至液相区的自然对流会被完全抑制。对于糊状区，参考实验测得的一次臂间距验算得到其Ha在7~10左右，即对流不能被完全抑制而会随MHD和TEMHD效应强弱不断变化波动，这与实验测得的数据结果是相符的。何树红从数学角度已经证实了三维有界区

7、域内磁流体动力学方程（MHD）存在唯一周期解。依据N-S方程+传输方程求解的液相区（糊状区）对流曲线也反映了动量传输的波动性对于Al-4.0%Cu合金，在牵引速度为25μm/s时一次臂间距随外磁场增加先增大后减小的原因，可以从TEHHD与MHD效应发挥作用主次不同上加以理解。在曲线上升段，外磁场强度较小，MHD的Jth×B×B项相对V×B项小很多，MHD仅抑制了液相中由于温度梯度引起的对流传质而对TEHHD东莞市金坤磁铁制品有限公司